A = B = Ψ(1) = Ψ(0) = γ) Αφαιρώντας τη δεύτερη σχέση από την πρώτη έχουμε

Σχετικά έγγραφα
Σειρές Fourier και Προβλήματα Συνοριακών Τιμών

G L (x) =Ax + B, G R (x) =A x + B οπότε από τις συνοριακές συνθήκες έχουμε

= k2 x Y = k 2 + kx 2 Y. = k2 y

Διαφορικές Εξισώσεις.

P m (x)p n (x)dx = 2 2n + 1 δn m. P 1 (x) = x. P 2 (x) = 1 2 (3x2 1) P 3 (x) = 1 2 (5x3 3x) P 4 (x) = 1 8 (35x4 30x 2 + 3)

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ Εξέταση Σεπτεμβρίου 25/9/2017 Διδάσκων: Ι. Λυχναρόπουλος

Δηλαδή η ρητή συνάρτηση είναι πηλίκο δύο ακέραιων πολυωνύμων. Επομένως, το ζητούμενο ολοκλήρωμα είναι της μορφής

Κεφάλαιο 1: Προβλήµατα τύπου Sturm-Liouville

Λύσεις Εξετάσεων Φεβρουαρίου Ακ. Έτους

2 (3x2 1) 5x 1 ) 5x 3 4x 3 )= 1 2 (5x3 3x) 7x 1 2 (5x3 3x) 3 ) + 48x ) 16x 3 )= 1 8 (63x5 70x 3 +15x)

(x(x 2 + y 2 + z 2 ) 1/2,y(x 2 + y 2 + z 2 ) 1/2,z(x 2 + y 2 + z 2 ) 1/2) =0 x y z. div A =0

(s n (f)) g = s n (f g) = f (s n (g)). s n (f) g = (f D n ) g = f (D n g) = f (g D n ) = f s n (g). K n (x)g δ (x) dx. K n (x) dx.

Μερικές Διαφορικές Εξισώσεις

Συνήθεις Διαφορικές Εξισώσεις Ι Ασκήσεις - 19/10/2017. Ακριβείς Διαφορικές Εξισώσεις-Ολοκληρωτικοί Παράγοντες. Η πρώτης τάξης διαφορική εξίσωση

Μέϑοδοι Εφαρμοσμένων Μαϑηματιϰών (ΜΕΜ 274) Λύσεις Θεμάτων Εξέτασης Ιούνη 2019

κι επιβάλλοντας τις συνοριακές συνθήκες παίρνουμε ότι θα πρέπει

Κβαντομηχανική Ι Λύσεις προόδου. Άσκηση 1

Συνεχές Φάσµα - Συνάρτηση δέλτα (Dirac)

= λ. u t = u xx UT = U T T T = U U. Οσον αφορά τη χρονική εξίσωση έχουμε. T + λt =0 T (t) =e λt. ενώ για τη χωρική

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΚΕΝΤΡΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ. Μαθηματικά 2. Σταύρος Παπαϊωάννου

Μέϑοδοι Εφαρμοσμένων Μαϑηματιϰών (ΜΕΜ 274) Φυλλάδιο 8

Β Λυκείου - Ασκήσεις Συστήματα. x = 38 3y x = 38 3y x = x = = 11

f (x) dx = f (x) + c a f (x) f (x) cos 2 (f (x)) f (x) dx = tan(f (x)) + c 1 sin 2 (f (x)) f (x) dx = cot(f (x)) + c e f (x) f (x) dx = e f (x) + c

Τριγωνομετρικά πολυώνυμα

ΘΕΩΡΗΜΑ ROLLE. τέτοιο ώστε. στο οποίο η εφαπτομένη είναι παράλληλη στον άξονα χχ. της γραφικής παράστασης της f x με. Κατηγορίες Ασκήσεων

Κβαντομηχανική Ι 2o Σετ Ασκήσεων. Άσκηση 1

z=± Η εξίσωση αυτή μας λέει αμέσως ότι η συνάρτηση Green σε δύο διαστάσεις είναι

(ii) x[y (x)] 4 + 2y(x) = 2x. (vi) y (x) = x 2 sin x

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

(i) f(x, y) = xy + iy (iii) f(x, y) = e y e ix. f(z) = U(r, θ) + iv (r, θ) ; z = re iθ

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΗ ΤΕΛΙΚΗ ΕΞΕΤΑΣΗ 3 Ιουλίου 2010

( y = 2, x R) και ( y = 0, x R ) ή ισοδύναμα πάνω στην ευθεία z = 2

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙKΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

KΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΕ ΜΙΑ ΔΙΑΣΤΑΣΗ

την αρχή των αξόνων και ύστερα να υπολογίσετε το εμβαδόν του

4 η ΕΚΑ Α. = g(t)dt, x [0, 1] i) είξτε ότι F(x) > 0 για κάθε x (0, 1] ii) είξτε ότι f(x)g(x) > F(x) για κάθε x (0, 1] και G(x) για κάθε x (0, 1]

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

Τελευταία Επανάληψη. την ευθεία x=1 και τoν x x. 2 1 x. Λύση. x 2 1 x 0, άρα. x 1 x. x x 1. γ) x 1 e x x 1 x e ln x 1 x f x.

1 Σύντομη επανάληψη βασικών εννοιών

Συντελεστές και σειρές Fourier

4.3 ΠΟΛΥΩΝΥΜΙΚΕΣ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ & ΑΝΙΣΩΣΕΙΣ

~ 1 ~ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟΔΟΣ ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΥ 2014 ΛΥΣΕΙΣ ΤΩΝ ΘΕΜΑΤΩΝ

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΔΑΣΟΛΟΓΙΑΣ

να είναι παραγωγίσιμη Να ισχύει ότι f Αν μια από τις τρεις παραπάνω συνθήκες δεν ισχύουν τότε δεν ισχύει και το θεώρημα Rolle.

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. z x y 2xyi. Re z x y. Θα δείξουμε ότι για τους μιγαδικούς αριθμούς z για τους οποίους ισχύει ότι. z z zz. zz zz z z 1 0 z z 1 (1)

1 ης εργασίας ΕΟ Υποδειγματική λύση

10 ΣΥΝΗΘΕΙΣ ΙΑΦΟΡΙΚΕΣ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ

Κεφάλαιο 3 ΠΑΡΑΓΩΓΟΣ. 3.1 Η έννοια της παραγώγου. y = f(x) f(x 0 ), = f(x 0 + x) f(x 0 )

7. ΑΝΩΜΑΛΑ ΣΗΜΕΙΑ, ΠΟΛΟΙ ΚΑΙ ΤΟ ΘΕΩΡΗΜΑ ΤΩΝ ΟΛΟΚΛΗΡΩΤΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΙΠΩΝ. και σε κάθε γειτονιά του z

2ογελ ΣΥΚΕΩΝ 2ογελ ΣΥΚΕΩΝ ΠΟΛΥΩΝΥΜΙΚΕΣ ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙΣ Β Λυκει(ου ΠΟΛΥΩΝΥΜΙΚΕΣ ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙΣ

Διαφορικές εξισώσεις 302.

βαθμού 1 με A 2. Υπολογίστε τα χαρακτηριστικά και ελάχιστα πολυώνυμα των

Απαντήσεις στα Μαθηματικά Κατεύθυνσης 2016

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

f f 2 0 B f f 0 1 B 10.3 Ακρότατα υπό συνθήκες Πολλαπλασιαστές του Lagrange

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΙΙ ιδάσκων : Ε. Στεφανόπουλος 12 ιουνιου 2017

f(x) = lim f n (t) = d(t, x n ) d(t, x) = f(t)

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 11: Μετασχηματισμός Laplace. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

~ 1 ~ ΜΙΓΑΔΙΚΟΣ ΛΟΓΙΣΜΟΣ & ΟΛΟΚΛΗΡΩΤΙΚΟΙ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟΔΟΣ ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΥ 2013 ΛΥΣΕΙΣ ΤΩΝ ΘΕΜΑΤΩΝ

Για να προσδιορίσουμε τη μονοτονία της συνάρτησης η πρέπει να βρούμε το πρόσημο της h, το οποίο εξαρτάται από τη συνάρτηση φ(x) = e x 1

1. a. Έστω b. Να βρεθούν οι ιδιοτιμές και τα ιδιοδιανύσματα του A Έστω A και ( x) [ x]

5o Επαναληπτικό Διαγώνισμα 2016

Ασκήσεις3 Διαγωνισιμότητα Βασικά σημεία Διαγωνίσιμοι πίνακες: o Ορισμός και παραδείγματα.

() 1 = 17 ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙΣ LEGENDRE Ορισµοί

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ «ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ» ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ Ι (ΘΕ ΠΛΗ 12) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΗ ΤΕΛΙΚΗ ΕΞΕΤΑΣΗ 5 Ιουλίου 2009

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο: ΔΙΑΦΟΡΙΚΟΣ ΛΟΓΙΣΜΟΣ ΕΝΟΤΗΤΑ 5: ΘΕΩΡΗΜΑ ROLLE [Θεώρημα Rolle του κεφ.2.5 Μέρος Β του σχολικού βιβλίου]. ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

ΗΥ215 - Εφαρμοσμένα Μαθηματικά για Μηχανικούς

y 1 (x) f(x) W (y 1, y 2 )(x) dx,

Επίλυση με Σειρές Γραμμικών ΔΕ 2ης τάξης

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΣΤΙΣ ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙΣ. Να εξετάσετε αν είναι ίσες οι συναρτήσεις f, g όταν: x x 2 x x. x x g x. ln x ln x 1 και

Επαναληπτικό Διαγώνισμα Άλγεβρας Α Λυκείου

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ο 3.2 Η ΕΝΝΟΙΑ ΤΟΥ ΓΡΑΜΜΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΚΑΙ Η. (Σ) όπου α, β, α, β, είναι οι

( 1)( 3) ( ) det( ) (1 )( 1 ) ( 2)( 2) pl( ) det( L ) (5 )( 7 ) ( 1) ( ) det( M ) (1 )(1 )

2.0. , κ R, η γραφική παράσταση της οποίας διέρχεται από το σημείο Ρ=(1,1). Να βρεθεί η τιμή του αριθμού κ.

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

lim x)) = lim f( x) lim (f( x)) x)) x 2 y x 2 + y 2 = 0 r 3 cos 2 θsinθ r 2 (cos 2 θ + sin 2 θ) = lim

6. Ορισμένο Ολοκλήρωμα

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

APEIROSTIKOS LOGISMOS I

40 Ασκήσεις στον ΟΛΟΚΛΗΡΩΤΙΚΟ ΛΟΓΙΣΜΟ ( Επεξεργασία του ΜΑΝΩΛΗ ΨΑΡΡΑ)

Για την τοπική μελέτη μιας συνάρτησης f ενδιαφέρον έχει η συμπεριφορά της συνάρτησης γύρω απο κάποια θέση x 0

Γραμμική Διαφορική Εξίσωση 2 ου βαθμού

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΟ ΜΕΣΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΗΡΑΚΛΕΙΤΟΣ ΚΩΛΕΤΤΗ

13 Μονοτονία Ακρότατα συνάρτησης

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

Γ. Ν. Π Α Π Α Δ Α Κ Η Σ Μ Α Θ Η Μ Α Τ Ι Κ Ο Σ ( M S C ) ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ. ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ: Σπουδές στις Φυσικές Επιστήμες

ιαφορικές Εξισώσεις 1

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

x από το κεντρικό σημείο i: Ξεκινάμε από το ανάπτυγμα Taylor στην x κατεύθυνση για απόσταση i j. Υπολογίζουμε το άθροισμα:

Θέμα 1. με επαυξημένο 0 1 1/ 2. πίνακα. και κλιμακωτή μορφή αυτού

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ - ΤΜΗΜΑ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 26 ΙΟΥΛΙΟΥ 2008 ΕΥΤΕΡΟ ΜΕΡΟΣ :

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ II (ΑΠΕΙΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ ΣΕ ΠΕΡΙΟΧΗ/ΠΕΡΙΟΧΕΣ), και τις ενεργειακές στάθμες του, 2. E E E, όπου ˆ


Αόριστο Ολοκλήρωμα Μέθοδοι Ολοκλήρωσης

Μιγαδικός λογισμός και ολοκληρωτικοί Μετασχηματισμοί

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον

18 ΟΡΘΟΓΩΝΙΑ ΠΟΛΥΩΝΥΜΑ

ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΕΥΤΕΡΑ 11 ΙΟΥΝΙΟΥ 2018 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΛΥΣΕΙΣ

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙ ΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2009

Transcript:

1 Prìblhma 2 και α Εχουμε ότι a 11 =1 a 21 = a 12 = 1 a 22 = b 11 = b 21 = b 12 = b 22 =1 A = B = ( 1 1 ( και επομένως det A =detb =, οπότε οι συνθήκες είναι αμιγείς. β Εχουμε ότι ( ( 1 2 1 A =, B = 1 1 και επομένως det A =detb = 1, οπότε οι συνθήκες είναι μικτές. Για να τις φέρουμε στη ζητούμενη μορφή, έχουμε ( ( ( 1 2 1 Ψ( + Ψ(1 = 1 1 ( ( 1 2 1 Ψ( = Ψ(1 1 1 1 ( ( ( 1 2 1 2 Ψ(1 = Ψ( = Ψ( 1 1 1 1 1 γ Αφαιρώντας τη δεύτερη σχέση από την πρώτη έχουμε 3y( 3y ( = y( = y ( Πολλαπλασιάζοντας την πρώτη σχέση επί 2 και προσθέτοντας τη δεύτερη έχουμε 9y(1 + 6y (1 = y(1 = 2 3 y (1 Οι συνοριακές συνθήκες είναι προφανώς αμιγείς. δ Πολλαπλασιάζουμε τη δεύτερη σχέση επί 5 και προσθέτουμε την πρώτη, οπότε προκύπτει 2y( + 2y ( y (1 = y (1 = 2y( + 2y (. Σε συνδυασμό με τη δεύτερη από τις αρχικές εξισώσεις, έχουμε ( ( ( y(1 y( y = (1 2 2 y (

2 Prìblhma 3 α Είναι ήδη σε μορφή iouville, μεw = x 2 και v = l(l +1. β Ξεκινάμε από την τυπική μορφή της εξίσωσης xy (1 xy λy = οπότε έχουμε a = x και b = (1 x, οπότε μ = k( 1 ( 1 x x exp dx = k x x eln x x = ke x και w = μ = ke x, οπότε επιλέγουμε k =1. Τελικά, η μορφή iouville της εξίσωσής μας είναι xe x y +(1 xe x y + λe x y = γ Εχουμε κατά τα γνωστά a = (1 x 2 και b = x, οπότε μ = k( 1 ( 1 x 2 exp = k 1 x 2 exp ( 1 2 ln(1 x2 x 1 x 2 dx = k ( 1 1 x 2 exp 2 1 x 2 = k 1 x 2 (1 x2 1 2 = k(1 x 2 1 2 d(1 x 2 και w = μ = k(1 x 2 1 2, οπότε επιλέγουμε k =1.Τελικά,ημορφήiouville της εξίσωσής μας είναι (1 x 2 1 2 y x(1 x 2 1 2 y + λ(1 x 2 1 2 y = Prìblhma 5 α Θα δείξουμε ότι W (a =W (b =. Μεβάσητησχέσηy (a =hy(a έχουμε ότι W (a =y 1 (ay 2(a y 1(ay 2 (a =y 1 (ahy 2 (a hy 1 (ay 2 (a =. Ομοίως για το W (b. β Γράφουμε τις μικτές συνθήκες Ψ(b =SΨ(a στη μορφή: y(b =αy(a+βy (a y (b =γy(a+δy (a

3 οπότε έχουμε W (b = y 1 (by 2(b y 2 (by 1(b = ( αy 1 (a+βy 1 (a( γy 2 (a+δy 2 (a ( αy 2 (a+βy 2 (a( γy 1 (a+δy 1 (a = (βγ αδy 1(ay 2 (a+(αδ βγy 1 (ay 2(a = dets[y 1 (ay 2 (a y 1 (ay 2(a] = detsw(a Για να είναι οι συνθήκες αυτοσυζυγείς θα πρέπει p(aw (a p(bw (b = p(aw (a p(bdetsw(a = W (a[p(a p(bdets] = p(a =p(bdets Prìblhma 7 α Για τις συνοριακές συνθήκες ισχύει ότι ( y( y = ( ( ( y(1 y (1 ή Ψ(a =S Ψ(b με S = ( οπότε έχουμε det S =. Οπως μπορεί να δειχθεί εύκολα (βλ. Πρόβλημα 5, W (a =dets W (b. Για να είναι αυτοσυζυγείς οι συνθήκες θα πρέπει p(b = p(adets =, το οποίο δεν ισχύει, αφού p(x =1. Άρα οι συνθήκες δεν είναι αυτοσυζυγείς. Ωστόσο, η αυτοσυζυγία είναι ικανή αλλά όχι και αναγκαία συνθήκη της πραγματικότητας των ιδιοτιμών, αφού η W (y, y μπορεί να μηδενίζεται απλώς όταν οι συναρτήσεις y(x είναι πραγματικές. Στην προκειμένη περίπτωση, από το χαρακτηριστικό πολυώνυμο της εξίσωσης έχουμε { σ 2 λ = k 2, y = α sin kx + β cos kx = λ λ = γ 2, y = αe γx + βe γx Για τη δεύτερη περίπτωση, έχουμε από τις συνοριακές συνθήκες y( = α + β = y ( = y (1 αγ βγ = αγe 1 βγe 1 2α =(e + e 1 α δηλαδή αυτή η περίπτωση είναι αδύνατη. Για την πρώτη περίπτωση, οι συνοριακές συνθήκες δίνουν

4 y( = β = y ( = y (1 cos k =1 k = nπ λ = n 2 k 2 δηλαδή οι ιδιοτιμές είναι πραγματικές. Επίσης οι συγκεκριμένες ιδιοτιμές αποτελούν το σύνολο των ιδιοτιμών, όπως προκύπτει από το θέωρημα των κόμβων. β Οπως και πριν, οι συνοριακές συνθήκες είναι μη αυτοσυζυγείς. Η περίπτωση λ = γ 2 δίνει για τις συνοριακές συνθήκες y( = α + β = y ( = 2y (1 αγ βγ =2αγe 1 2βγe 1 2α =(e + e 1 2α δηλαδή αυτή η περίπτωση είναι αδύνατη. Για την περίπτωση λ = k 2, οι συνοριακές συνθήκες δίνουν y( = β = y ( = 2y (1 cos k = 1 2 k =2nπ ± π 3 και ικανοποιείται το κριτήριο των κόμβων. γ Και πάλι, οι συνοριακές συνθήκες είναι μη αυτοσυζυγείς. Η περίπτωση λ = γ 2 δίνει για τις συνοριακές συνθήκες y ( = αγ βγ = α = β y( = y(1 α + β = αe + βe 1 2α =(e + e 1 α δηλαδή αυτή η περίπτωση είναι αδύνατη. Για την περίπτωση λ = k 2, οι συνοριακές συνθήκες δίνουν y ( = α = y( = y(1 cos k =1 k = nπ (δ Οπως προηγουμένως, έχουμε για την περίπτωση λ = k 2 y ( = α = y( = 2y(1 cos k = 2 k =2nπ ± π 4

5 Prìblhma 9 Prìblhma 15 Το ανάπτυγμα Fourier οποιασδήποτε συνάρτησης f(x στο διάστημα < x < έχει μορφή όπου f(x =c + n=1 c n cos nπx c = 1 f(x dx, c n = 2 f(xcos nπx dx Επομένως, για τη συγκεκριμένη συνάρτηση f(x =x 2 έχουμε και c = 1 x 2 dx = 3 3 = 2 3 c n = 2 x 2 cos nπx dx = 2 ( 3 nπ u 2 cos udu nπ όπου εφαρμόσαμε την αντικατάσταση u = nπx/. Για το αόριστο ολοκλήρωμα έχουμε u 2 cos udu = u 2 d(sin u =u 2 sin u 2 = u 2 sin u +2ucos u 2 u sin udu= u 2 sin u +2 ud(cos u cos udu= u 2 sin u +2u cos u 2sinu ενώγια το ορισμένο ολοκλήρωμα έχουμε nπ και τελικά u 2 cos udu = (u 2 sin u +2u cos u 2sinu nπ = (nπ 2 sin nπ +2nπ cos nπ 2sinnπ =+2nπ( 1 n +

6 δηλαδή c n = 2 ( 3 2nπ( 1 n = 42 ( 1 n nπ n 2 π 2 x 2 = 3 3 + 42 π 2 ( 1 n n=1 Η γραφική παράσταση είναι η ακόλουθη: Bl. mde215.jpg n 2 cos nπx Prìblhma 16 Το ανάπτυγμα οποιασδήποτε συνάρτησης f(x σε μιγαδική σειρά Fourier στο διάστημα ( l, l έχει μορφή f(x = n= n= c n e inπx/l, όπου c n = 1 2l l l f(xe inπx/l dx Επομένως, στην προκειμένη περίπτωση όπου f(x =e x και l = π έχουμε c n = 1 π e x e inx dx = 1 π 2π π 2π π = 1 ( e π inπ e π+inπ = 2π(1 in δηλαδή τελικά f(x = sinh π π e (1 inx dx = 1 2π n= n= cos nπ sinh π π(1 in ( 1 n 1 in einx 1 1 in e(1 inx π π = ( 1n sinh π π(1 in Η παραπάνω συνάρτηση είναι πραγματική, αφού αποτελεί άθροισμα ζευγών συζυγών όρων, δηλαδή για κάθε θετικό n υπάρχουν οι όροι ( 1 n e inx 1 in, και ( 1 n e inx 1+in Prìblhma 32 Τα σημεία ±1 είναι ομαλά ιδιόμορφα για την εξίσωση Chebyshev, και επομένως με την απαίτηση η λύση να είναι πεπερασμένη σε αυτά το πρόβλημα είναι καλά τεθειμένο. Για να φέρουμε την εξίσωση στη μορφή iouville, έχουμε

7 ( 1 μ = k 1 x 2 exp = x 1 x 2 dx = k ( 1 1 x 2 exp 2 k 1 x 2 [ exp ( ln(1 x 2 ] 1 2 = k(1 x 2 1 2 δηλαδή η μορφή iouville της εξίσωσης θα είναι (1 x 2 1 2 y (1 x 2 1 1 2 + λ(1 x 2 1 2 = d(1 x 2 1 x 2 οπότε η συνάρτηση βάρους είναι w =(1 x 2 1 2. Οσον αφορά τις ιδιοτιμές, η εξίσωσή μας είναι διβάθμια, με βήμα 2 και εναρκτήριες δυνάμεις ή 1, οπότεοι δυνατές δυνάμεις τερματισμού θα είναι όλοι οι μη αρνητικοί ακέραιοι. Εισάγοντας τη δύναμη τερματισμού, έστω x n, στους μεγιστοβάθμιους όρους, έχουμε n(n 1 n + λ = λ = n 2, n =, 1,... Οι σχέσεις ορθογωνιότητας έπονται άμεσα από τη μορφή της συνάρτησης βάρους. Τα ολοκληρώματα ορθογωνιότητας συγκλίνουν διότι η συνάρτηση βάρους απειρίζεται σαν x 1 2, δηλαδή η αρνητική δύναμη είναι μικρότερη από 1. Prìblhma 33